Ett samarbete mellan forskargrupper från ICIQ visar hur närvaron av ett externt magnetfält förändrar reaktionsmekanismen för den elektrokatalytiska syreutvecklingsreaktionen.
Den 30 september 1845 skrev Michael Faraday i sin dagbok "Med tanke på karaktären av förhållandet mellan magnetiska och elektriska krafter, tror jag att det måste vara någon effekt som produceras som magneter och andra former av apparater och utvecklingen av vår kunskap kommer att göra det möjligt för oss härefter. att utveckla." Många år senare är förhållandet och synergin mellan magnetiska och elektriska krafter fortfarande spännande för forskare.
En av de mest nya magneto-elektriska effekterna har hittats inom elektrokemi, där den direkta påverkan av ett applicerat magnetfält för att förbättra kinetiken för elektrokemiska reaktioner håller på att bli en het trend inom området. Det är en kontroversiell observation som fortfarande är dåligt förstådd.
Forskare vid ICIQ har publicerat en studie denna månad i APL Energy som visar och bekräftar, bortom alla rimliga tvivel, den direkta effekten av en extern magnet på reaktionsmekanismen för syreutvecklingsreaktionen (OER), särskilt under vattenelektrolys för att producera grönt väte. Specifikt gynnar magnetfältet en större ackumulering av de aktiva NiOOH-arterna, vilket leder till snabbare OER-reaktionskinetik vid elektrodytan.
Detta arbete har utförts av grupperna Prof J.R. Galán-Mascarós, Prof. Núria López och Dr Bahareh Khezri, i samarbete med Institute of Advanced Materials (INAM). "Sedan upptäckten av detta fenomen har det förekommit många rapporter om den magneto-elektrokemiska förbättringen, men ingen av dem identifierade faktiskt dess ursprung från experimentella data. Våra resultat pekar mot dess mikroskopiska ursprung vid den aktiva platsen för katalysatorn, öppnande intressanta möjligheter för ytterligare optimering och exploatering," förklarar Prof. Galán-Mascarós.
"Dessa fynd understryker den transformativa potentialen i att införliva magnetiska fält i elektrokemiska processer, och erbjuder ett nytt tillvägagångssätt för att övervinna begränsningarna hos traditionella elektrokatalytiska metoder", tillägger Dr. Khezri.
I denna studie har effekten av magnetfält på elektrokatalytisk OER undersökts med två kraftfulla tekniker. Som förklarat av Dr. Khezri, "Användningen av elektrokemisk impedansspektroskopi och spektro-elektrokemisk analys under operandoförhållanden har gett konkreta bevis för denna effekt."
"Kombinationen av kompletterande tekniker har varit mycket kraftfull för att förstå utvecklingen av katalysatorn när magnetfältet har applicerats. Så vi lekte med magnetiska, optiska och elektriska stimuli på en gång. Detta var möjligt tack vare att de olika teamen arbetade tillsammans." avslutar Prof. Galán-Mascarós.
Mer information: C. A. Mesa et al, Experimentella bevis på den direkta påverkan av externa magnetfält på mekanismen för den elektrokatalytiska syreutvecklingsreaktionen, APL Energy (2024). DOI:10.1063/5.0179761
Tillhandahålls av Institute of Chemical Research of Catalonia
